在激光退火系统中用于控制边缘轮廓的定制光瞳光阑形状的制作方法
【专利说明】
[0001]背景
技术领域
[0002]本发明的实施方式一般涉及具有用于将图案成像于基板上的光学元件的激光退火系统。更具体地，本发明的实施方式涉及在激光退火系统中用于控制边缘轮廓(edgeprofile)的定制光瞳光阑(customized pupil stop)形状。
【背景技术】
[0003]热处理普遍实行于半导体工业。半导体基板在历经许多转化的情况下经受受热处理，这些变化包含:硅化，结晶化，氧化，栅极、源极、漏极和沟道结构的掺杂、活化和退火，、以及类似处理。热处理技术已经从简单的炉烘焙发展到各种形式的日益增快的快速热处理，诸如RTP、尖峰退火(spike annealing)和激光退火。
[0004]传统的激光退火处理使用激光发射器，激光发射器可以是具有光学元件的半导体激光器或固态激光器，光学元件会将激光加以聚焦、散焦、或者变化地加以成像而成为所需的形状。一种普遍的方法是将激光成像成为一条线或细矩形图像。在整个基板上扫描激光(或基板被移动至激光下方)以处理基板表面。
[0005]众所周知的是，用相干光产生的图像表现出明显的边界(sharp definit1n)，但还包括一个显著的峰突(overshoot)，或“振铃(ringing) ”效应，其特征在于在接近图像边缘处具有高强度非均匀性，而以非相干光所产生的相同的图像则表现出较少的边界，其特征在于平缓的肩部与有点拓宽的滚降(roll-off)宽度，但还表现出较少的峰突。在部分相干光的情况下，所产生的图像相较于以完全相干光所产生的图像具有减小的振铃效应，且表现出比以完全非相干光所产生的图像更窄的滚降。在激光光学元件系统中使用孔可能会影响振铃效应和滚降。然而，目前的孔通常不提供有关于峰突和滚降的期望结果。
[0006]因此，本领域中存在对激光退火系统中的改良孔的需求。
【发明内容】
[0007]本发明的实施方式一般涉及具有用于在基板上提供图像的光学元件的激光退火系统。光学元件可包含将图像整形以暴露于基板的表面上的多个孔或一个孔。该图像可由光学元件系统内的孔的形状加以确定。
[0008]—个实施方式提供一种用于在光学系统中使用的装置。该装置包含:光源，该光源适于提供具有第一数值孔径的照射；第一孔，该第一孔受该光源照射且适于形成图像；以及第二孔，该第二孔设置于该第一孔的下游。该装置进一步包含中继光学元件(relayoptic)，该中继光学元件包含第二数值孔径，该第二数值孔径由该第二孔所限定，其中该第二孔适于匹配比值，该比值是沿第一方向和第二方向在平面上的所述第一孔的所述第一数值孔径比上所述中继光学元件的所述第二数值孔径的比值，所述第二方向垂直于所述第一方向。
【附图说明】
[0009]因此，通过参照实施方式，以能详细理解本发明的上述特征的方式，可获得以上简要概述的本发明的更具体描述，附图中图解了这些实施方式中的一些实施方式。但是，应注意到，附图只图解了本发明的典型实施方式，因此不视为限制本发明的范围，因为本发明可容许其他等效的实施方式。
[0010]图1是根据某些实施方式的热处理装置的示意图。
[0011]图2是根据某些实施方式的图1的热处理装置中的光学元件的示意图。
[0012]图3是根据某些实施方式的中继孔的平面图。
[0013]为了有助于了解，已经在任何可能的地方使用相同的参考标记来表示各图共有的相同元件。预期一个实施方式的元件与特征可有利地并入在其他实施方式中，而不用另外详述。
【具体实施方式】
[0014]本发明的实施方式一般涉及具有用于将图案成像于基板上的光学元件的激光退火系统。光学元件可包含将图像整形以暴露于基板的表面上的多个孔或一个孔。该图像可由光学元件系统内的孔的形状加以确定。
[0015]图1是用于基板的激光处理的系统100的平面图。系统100包含能量模块102以及脉冲控制模块104，能量模块102具有产生多个激光脉冲的多个脉冲激光源，脉冲控制模块104将各个激光脉冲组合成组合激光脉冲。脉冲控制模块104控制这些组合激光脉冲的强度、频率特性、以及极化特性。系统100还包含脉冲整形模块106以及均化器(homogenizer) 108，脉冲整形模块106调整这些组合激光脉冲的时间剖面(temporalprofile)，均化器108通过将组合激光脉冲叠加成为单一均匀场而调整这些脉冲的空间能量分布。在一个实施方式中，均化器108所产生的光包含提供均匀场的两道激光光束。
[0016]系统100进一步包含孔构件116以及中继光学元件118，孔构件116从单一均匀场中去除残留的边缘非均匀度，中继光学元件118便于激光能量场与基板支撑件110上设置的基板精确对准。控制器112耦接于能量模块102以控制激光脉冲的产生、耦接于脉冲控制模块104以控制脉冲特性、以及耦接于基板支撑件110以控制基板相对于能量场的移动。包围系统(enclosure system) 114—般而言包围系统100的操作部件。
[0017]激光器可以是能够形成高功率激光辐射的短脉冲的任何类型激光器，短脉冲例如持续时间(durat1n)少于约100纳秒(nsec)。通常，使用具有超过500种空间模式(spatial mode)且M2高于约30的高模态(modality)激光器。诸如Nd: YAG激光器、Nd:玻璃激光器、钛掺杂蓝宝石(titanium-sapphire)激光器或者其他稀土掺杂的晶体激光器之类的固态激光器被频繁地使用，但可以使用气体激光器，这些气体激光器诸如是准分子激光器，例如氯化氣(XeC12)激光器、氟化氩(ArF)激光器、或氟化氪(KrF)激光器。
[0018]激光可由例如q_开关(被动的(passive)或主动的(active))、增益开关(gainswitching)、或锁模(mode locking)来开关。也可在紧邻激光器的输出部处使用普克尔斯盒(Pockels cell)，以通过中断激光器所发射的光束而形成脉冲。一般而言，能用于脉冲激光处理的激光能够产生持续时间介于约I纳秒(nsec)与约100微秒(μ sec)之间的、具有介于约100毫焦耳(mj)与约I焦耳(J)之间的能量值的激光辐射脉冲，通常是在约8纳秒(nsec)内具有约I焦耳的能量值的激光福射脉冲。这些激光可具有介于约200纳米(nm)与约2000纳米之间的波长，诸如介于约400纳米与约1000纳米之间的波长，例如约532纳米的波长。在一个实施方式中，这些激光是q_开关倍频Nd = YAG激光。这些激光可皆工作于同一波长，或这些激光中的一个或更多个激光可工作于与能量模块102内的其他激光不同的波长。这些激光可被放大以发展所期望的功率级。在一个或更多个实施方式中，放大介质(amplificat1n medium)具有与产生激光的介质(lasing medium)相同或相似的组成成分。每一个激光脉冲通常本身被放大，但在某些实施方式中，所有激光脉冲可在组合之后被放大。
[0019]传送至基板的典型激光脉冲可以是多激光脉冲的组合。多脉冲产生于受控时间且彼此之间具有受控关系，使得当多脉冲被组合时，单激光辐射脉冲使得具有受控的时间和空间能量剖面、受控的能量上升(energy rise)、持续时间、衰减以及受控的能量不均匀性的空间分布。控制器112可具有耦接于每一个激光器(例如每一个激光器的每一个开关)的脉冲发生器(例如耦接于电压源的电子计时器)以控制来自于每一个激光器的脉冲的产生。
[0020]图2是图1的热处理装置中的光学元件的局部示意图。图2所绘示的光学元件包含孔构件116与中继光学元件118，孔构件116例如是以上所描述的。孔构件116，例如投射孔件，一般位于系统100内的中继光学元件118的上游处。因此，光在经过中继光学元件118之前，必定穿过孔构件116中的开口(或孔)。一般而言，孔构件116起光束整形孔的作用，光束整形孔把从一个或更多个源自于孔构件116上游的激光光束而来的光截断。在一个实施方式中，孔构件116可实质上是矩形的。应注意，在此所描述的光学系统可工作在IX的放大倍率，然而也可预期其他放大倍率。因此，在孔构件116处图像的“尺寸”与该图像在基板表面上时的尺寸相同。